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螺旋藻在動物畜牧業中的應用

  作者: 來源: 日期:2004-08-03  
   摘要     螺旋藻歷史悠久,富含各種營養物質和生物活性物質,是單細胞蛋白(SCP)的一個重要來源,其中豐富的氨基酸、維生素和礦物質,增加了其作為SCP的價值。因此,對螺旋藻的開發利用具有非常美好的前景。螺旋藻開辟了飼料行資源,隨著其生產規模的不斷擴大、培養技術的不斷改進,有望成為林的經濟增長點,為我們帶來顯著的社會效益和經濟效益。

    關鍵詞 螺旋藻 單細胞蛋白 畜牧

    中圖分類號:S816.35 文獻標識碼:B 文章編號:1002-2813(2003)10-0022一03

    螺旋藻是地球上最古老的物種之一,距今已有30億年的生命史。早在16世紀,墨西哥人就開始食用螺旋藻。由于螺旋藻富含各種營養物質和生物活性物質,可用作食品、保健品、藥品和動物飼料,因此,對螺旋藻的開發利用具有非常美好的前景。我國對螺旋藻的研究始于70年代,作為藻類蛋白源開發列入“七五”國家科技攻關項目。螺旋藻中蛋白質含量豐富,是單細胞蛋白(SCP)的一個重要來源,可解決全球性蛋白短缺問題。螺旋藻中又含有豐富的氨基酸、維生素和礦物質,增加了其作為SCP的價值,是一種營養全面且均衡的新型綠色飼料添加劑。

    1螺旋藻的生物學特性

    螺旋藻是一類低等藻類植物,屬于藍藻門、顫藻目、顫藻科、螺旋藻屬,單細胞和多細胞的絲狀微生物,絲體螺旋狀,由短圓柱形細胞組成,絲長50-300μm、寬 3-8μm,表面不具膠鞘,不易被激生物附著,細胞內有氣泡,上浮性好。適宜生長溫度為28-35℃,pH值以8.5-10為宜。繁殖以細胞的不斷橫分裂和藻絲斷裂為主,是一種光能自養型生物。

    已知共有30多種,我國發現5種,分布在北京、山西、江蘇、西藏等地,目前應用廣泛的有鈍頂螺旋藻、和極大螺旋藻。螺旋藻屬于高光放自養型微生物,含有葉綠素A、藻藍素等光合色素,對太陽能的利用率達24%,遠在于農作物。據比利時皇家科學院的一位教授推算,“1hm2水面螺旋藻年產50t蛋白,而 lhm2土地只能產大豆2.5t?!甭菪宸敝骋约毎粩鄼M分裂或藻絲斷裂而增加藻絲長度和數量,3-5d內生物量增加1倍,在淡水和海水中都能繁殖生長,對溫度和pH值有一定耐性。螺旋藻對營養物質要求并不苛刻,可用造紙廢液、工業廢水或發奮廢液等培養螺旋藻,但要注意人為有毒化學物質,特別是重金屬鉛、鉑、汞等對藻類的污染。螺旋藻中含有大量的磷可與這些金屬形成不穿于水的金屬性磷酸鹽,使之不被動物吸收。

    2螺旋藻的培養方式

    螺旋藻的大量培養有兩種形式:開放式培養和封閉式培養。

    (1)封閉式培養

    一般在這明封閉的容器中進行培養,人工供給CO2。封閉式培養設備復雜、成本較高,但其產品質量和產量也往高。產品一般作為健康食品高價出售。

    (2)開放式培養

    在敞開的容器中進行培養,可人工供給CO2,也可通過人工交班時空氣中CO2溶入培養液中。由于在開放條件下,無法使螺旋藻的生產過程達到最優化,因此在開放式培養中螺旋藻對光的利用牢不高,因此使生產成本加大,而且質量和產量無法保證,一般作為飼料級產品出售。我國多采用開放式培養。

    3螺旋藻的營養特點

    3.1蛋白質含量高、不含抗營養因子、氨基酸組成合理

    螺旋藻是目前常用微藻中蛋白質含量較高、消化吸收較好的藻種。據測定,螺旋藻中蛋白質含量為60%-70%,蛋白質消化率為75%左右,且蛋白質中膽固醇含量低,并含有非水溶性食品纖維,能降低血清膽固醇,有抑制血壓上升和脂肪肝、改善腸道菌叢、預防腎功能障礙等功能。其氨基酸組成均衡,螺旋藻蛋白質中含有18種氨基酸,有多種動物生長的必需氨基酸,還含有谷類飼料所缺乏的賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和俄氨酸,它們有“蛋白質互補作用”,能提高蛋白質的營養效價。

    3.2含有豐富的礦物質和維生素

    螺旋藻中礦物質和維生素含量全面、種類多,生物利用率高。礦物質約有如種以上,絕大部分呈有機結合態,易于消化吸收。螺旋藻中維生素以類胡蘿卜素、維生素B1、B6、B12、E、K等功能性維生素為主。其中類胡蘿卜素(以葉黃素和β一胡蘿卜素為主)為其他植物(包括胡蘿卜)的10-15倍,且在動物機體內轉化吸收率較高,可達到良好的著色效果,提高魚、蝦、海珍品、觀賞魚、肉雞和雞蛋等的觀賞效果和商品價值。維生素E、維生素C、β一胡蘿卜素都是抗氧化劑,能清除自由基,中斷自由基的反應健,防止機體實質性組織器官的生理性衰老和病變,延緩細胞的衰老和老化。維生素入維生素E、β一胡蘿卜素和一些微量元素是與繁殖有關的生物活性物質,能提高動物的繁殖機能。

    3.3含多不飽和脂肪酸的比例高

    多不飽和脂肪酸(PUFA)在營養和醫學上有重要作用,特別是二十碳五烯酸(EPA)和二十碳六烯酸(DHA)對人的心臟疾病、動脈硬化、癌癥、風濕關節炎、氣喘和糖尿病等有明顯效果,鈍頂螺旋藻可在體內大量聚積EPA和DHA等PUFA。螺旋藻中脂肪含量僅為2%-3 %,絕大多數為PUFA(占脂類總量的25%-60 %),以λ一亞麻酸為主要脂肪酸(約占0.5%左右),λ一亞麻酸可轉化合成EPA和DHA,并且λ一亞麻酸本身也是一種生物活性物質,它能刺激前列腺素的合成,調節機體生理功能,增強抗病力。肉、蛋、奶等動物產品中PUFA含量隨動物飼糧中的PUFA含量增加而增加,因此用螺旋藻飼喂的動物產品中PUFA也較高。

    3.4含有多種生物活性物質

    螺旋藻生物活性成分較復雜,到目前發現的有擬生長因子、內源性酶、藻多糖、藻藍素、抗熱應激作用因子、生物活性激素和抗病毒物質等。

    螺旋藻的營養成分

    成分含量成分含量

    蛋白質(g)60-70泛酸(mg)0.1-0.5

    脂肪(g)5-9葉酸(mg)0.05

    碳水化合物(g)15-25煙酸(mg)305

    纖維(g)2-4

    灰分(g)6-8異亮氨酸(g)4.1

    水分(g)3-7亮氨酸(g)5.4

    賴氨酸(g)4.4

    葉綠素(g)0.8-2蛋氨酸(g)1.8

    類胡蘿卜素(g)0.2-0.4丙氨酸(g)4.7

    藻藍色素(g)15-20精氨酸(g)4.3

    天冬氨酸(g)8.1

    鈣(mg)400胱氨酸(g)0.3

    鐵(mg)100谷氨酸(g)9.1

    鋅(mg)3甘氨酸(g)3.0

    鎂(mg)300苯丙氨酸(g)2.8

    銅(mg)1.2蘇氨酸(g)3.2

    磷(mg)900色氨酸(g)1.2

    纈氨酸(g)4.4

    維生素A(mg)100-200組氨酸(g)1.0

    維生素C(mg)21-30脯氨酸(g)2.1

    維生素B1(mg)1.5-4絲氨酸(g)2.8

    維生素B2(mg)3-5酪氨酸(g)2.5

    維生素B6(mg)0.5-0.7

    維生素B12(mg)0.05-0.2亞油酸(mg)970

    維生素E(mg)5-20λ-亞麻酸(mg)1350

    肌醇(mg)40-100小分子多糖(g)3

    1996年,錢凱先等從螺旋藻蛋白質中發現一種能刺激人體細胞增長的多肽,分子量接近胰島素,稱之為擬生長因子,具有促生長作用;內源性酶能粹滅氧自由基,具有抗氧化性能,能夠保護DNA和蛋白質分子;藻多糖具有抗病毒、抗癌作用,能提高機體免疫力;藻藍素是一種罕見的天然色素,可以標記各種生物大分子;抗熱應激作用因子能提高動物機體免疫能力和抗病能力。此外,還有很多本知的生物活性因子作用尚未闡明,有待于我們的進一步研究。

    3.5細胞壁不含纖維素,易消化

    植物大多具有堅韌的纖維素細胞壁,只有經過破壁處理,細胞內的蛋白質才能被充分吸收利用。而螺旋藻的細胞壁由脂多糖和肽葡聚精組成,不合纖維素,易被消化吸收,而且蛋白質利用率很高,達75%左右。

    3.6核酸含量低于其他SCP

    SCP雖然營養豐富,但核酸含量較高。核酸在家畜體內消化后形成尿酸,家畜無尿圖酶,尿酸不能分解,隨血液循環在家富的關節處沉淀或結晶,引起痛風癥或風濕性關節炎。雖然螺旋藻中的核酸含量(4%-6%)也高于大多數常規飼料和食品,但卻低于其他SCP,如酵母(8%-12%)和細苗(10%-20%)。由于核酸的存在,螺旋藻的用量不宜超過30g/d,若長期使用,每天不宜超過 20g或0.3 g/kg體重。

    4螺旋藻在畜牧業中的應用

    4.1在養雞生產中的應用

    螺旋藻可明顯提高肉雞的日增重和蛋雞的產蛋率及成活率,改善胴體性狀和蛋黃顏色。劉開容等(1995)報道,螺旋藻且1%一7%作為飼料添加劑,可明顯提高肉雞的日增重和成活率;且隨添加量的增多,增重效果越明顯,而耗料量隨添加量的增多而減少;試驗組經濟效益明顯高于對照組;試驗還發現,螺旋藻能改善雞的肉質,使肉質細嫩,系水力和熟肉率均高于對照組,肌纖維較細,切面富有光澤。呂樹臣等(1998)在基礎日糧中添加2%-4%螺旋藻,可使維雅雞成活率提高16.8%,增重幅度提高33.4%。戴榮表等(1998)在產蛋雞的飼料中添加0.5%-l%的螺旋藻,產蛋串提高了3.56%一5.28%,飼料利用串提高了9.9%。徐亮等(1989)的試驗結果表明,螺旋藻對蛋黃問色的加深有著極其明顯的作用,并且隨著藻份含量的增加,蛋黃顏色越來越深。李日新(1986)試驗表明,用鈍頂螺旋藻飼料飼喂雛雞,可顯著提高雞只增重,促進性成熟,且無毒副作用。但當螺旋藻含量大于20%時生長明顯受到抑制(Naraenko等,1975;Sauveut,1979)。

    4.2在水產養殖中的應用

    陳新容等(2000)用螺旋藻飼喂網箱鯉魚,試驗組增重提高12.4%,魚肉粗蛋白含量提高3.14%,含脂率下降4.86%,可食部分比例提高5.l%。張福利(1994)報道,用30%一20%的螺旋藻飼喂對蝦,提高了對蝦的免疫力和抗病力,加快了幼體的變態和蛻皮速度,提高成活率10%-20%,而且飼料費用明顯降低。黃金田(2000)用螺旋藻詞喂河蟹,李洪進(1996)用螺旋藻飼喂稚鱉的試驗中也發現有上述作用。因此,螺旋藻在水產育苗中的效果非常明顯。在珍貴魚類中添加螺旋藻,能夠改善魚的肉質、增加魚體的光澤,使觀賞魚類色澤漂亮、鮮艷,還增強了魚的抗病能力。而且螺旋藻在水中不易下沉凝聚,不易敗壞水質。

    4.3其他

    由于螺旋藻的生產成本過高,在其他動物飼料中的應用報道較少。在肉豬飼料中添加15%也不影響其生長,但在種豬飼料中適量添加可提高其繁殖力。韋啟鵬等(2000)用1%螺旋藻替代國產脫脂魚粉,能明顯提高斷奶仔豬日增重、降低料重比,經濟效益明顯,同時減少了腹瀉率的發生。白元生(1999)用鮮螺旋藻添加食鹽后直接喂牛,肥有效果較好。

    5螺旋藻資源開發需要解決的問題

    (1)成本問題 只有在螺旋藻的價格低于常規飼料蛋白(如豆粕、魚粉等)或相差不多時,螺旋藻才可能被大規模推廣使用。

    (2)培養問題 我國的培養技術較落后,產量也不高,今后有必要研究開發高產保質的螺旋藻生產系統。

    (3)新品系藻種的選育     根據螺旋藻的營養特點和生物學功能可以培育出更有特色和更有價值的新品系藻種,從而更好的為人類服務。例如根據螺旋藻可使微量元素從無視態轉化為有機態,目前已選育出高碘、高鉻、高硒、高鈣、高鍺等新品系。也可使用轉合因技術獲得高產PUFA的基因工程藻株。
 
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